CN117344880A - 一种摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件，包括放大摩擦阻尼器，所述放大摩擦阻尼器包括传动齿轮、放大摩擦板、预紧锁定单元、固定摩擦板和固定板，放大摩擦板固定在传动齿轮的一侧，固定摩擦板与固定板固定连接，其中，放大摩擦板与固定摩擦板同轴贴合并能够相对转动，预紧锁定单元穿设在放大摩擦板与固定摩擦板上，且用于调节放大摩擦板与固定摩擦板之间的摩擦力大小；还包括转动连接单元，转动连接单元包括转动连接本体和内齿圈，内齿圈与传动齿轮相啮合。本发明通过阻尼放大技术，使结构件发生微小变形情况下，能够发挥高效耗能能力，减小了结构件在地震作用下的动力响应，提高了结构件的安全性。

Description

一种摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件
技术领域
本发明涉及建筑设计技术领域，尤其涉及一种摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件。
背景技术
现有技术中，由于地基弱化处理发生摇摆而免遭破坏的现象引起了研究学者的注意，由此揭示了摇摆结构减震作用的机理。众多学者针对摇摆结构展开了系列研究，提出了多种形式的放松结构底部约束或构件之间约束的摇摆结构，并且针对提出的摇摆结构进行了理论与试验研究。摇摆结构由于其构件之间约束放松的构造特性，使其在遭受地震作用时梁柱节点处可以开合或者摇摆构件可以进行摇摆运动。
结构被动控制技术是减小结构动力响应、提高结构安全性的重要手段，结构被动控制基本原理是通过在结构上安装阻尼器等耗能控制装置，耗散结构振动能量以控制结构动力响应，提高结构安全性。摩擦阻尼器是结构被动控制技术中常用的一种阻尼耗能装置，不需要附加外部能源，并且构造简单、造价低廉、可靠性高，因此在实际工程中得到了广泛应用。
目前摇摆结构普遍存在耗能能力较弱的问题，如何将将摇摆技术与结构被动控制技术相融合，最终形成附加放大摩擦耗能装置的摇摆墙系统是业内迫切需要解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件。
一种摩擦阻尼系统，包括：
放大摩擦阻尼器，包括传动齿轮、放大摩擦板、预紧锁定单元、固定摩擦板和固定板，所述放大摩擦板固定在所述传动齿轮的一侧，所述固定摩擦板与固定板固定连接，其中，所述放大摩擦板与所述固定摩擦板同轴贴合并能够相对转动，所述预紧锁定单元穿设在所述放大摩擦板与所述固定摩擦板上，且用于调节所述放大摩擦板与所述固定摩擦板之间的摩擦力大小；
转动连接单元，包括转动连接本体和内齿圈，所述转动连接本体的一端与结构件铰接连接；所述内齿圈设置在所述转动连接本体的另一端，且所述内齿圈与所述传动齿轮相啮合。
在其中一个实施例中，所述预紧锁定单元包括：
圆形通孔，开设在所述放大摩擦板的同一圆周上；
弧形长条通孔，开设在所述固定摩擦板的同一圆周上，且所有的所述弧形长条通孔所处的圆周圆心与所述固定摩擦板的圆心相重合；
螺杆，穿设在对应的圆形通孔和弧形长条通孔中，
碟形弹簧，套设在所述螺杆的外侧，且所述碟形弹簧位于所述固定摩擦板的外侧。
在其中一个实施例中，所述传动齿轮和所述放大摩擦板同心连接。
一种结构梁柱节点，包括摩擦阻尼系统，固定板与结构梁柱节点处柱铰接连接，转动连接本体远离传动齿轮的一端铰接安装于结构梁柱节点处梁底面。
一种摇摆构件，包括摩擦阻尼系统，还包括：
摇摆构件本体，包括摇摆墙墙体和V型支撑，所述摇摆墙墙体侧边通过摇摆墙连接件与建筑结构相连接，所述V型支撑的顶部与摇摆墙墙体底部固定连接，V型支撑的底部与地面铰接；
固定板与固定件相连接，所述固定件的底部与地面固定连接；
带齿导轨，安装在所述摇摆墙墙体上，所述带齿导轨与传动齿轮相啮合。
在其中一个实施例中，所述带齿导轨为弧形，弧形所对应的曲率半径与带齿轨道安装位置到摇摆构件本体转动中心距离相同。
在其中一个实施例中，所述固定板的外侧设有附加转动板，所述附加转动板上开设有附加圆通孔，预紧锁定单元依次穿过圆形通孔、弧形长条通孔和附加圆通孔。
上述摩擦阻尼系统、结构梁柱节点及摇摆构件，当结构件发生变形时，转动连接本体会带动内齿圈转动，内齿圈带动传动齿轮转动，从而使放大摩擦板与固定摩擦板相对转动，利用摩擦作用进行耗能，本发明通过阻尼放大技术，使结构件发生微小变形情况下，能够发挥高效耗能能力，减小了结构件在地震作用下的动力响应，提高了结构件的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一的摩擦阻尼系统的结构示意图；
图2为本发明实施例一的摩擦阻尼系统在梁柱节点处安装整体结构示意图；
图3为本发明实施例一的摩擦阻尼系统在梁柱节点处安装局部示意图；
图4为本发明实施例一的摩擦阻尼系统在梁柱节点处安装局部变形示意图；
图5为本发明实施例二的摩擦阻尼系统的结构示意图；
图6为本发明实施例二的摩擦阻尼系统在摇摆构件处安装整体结构示意图；
图7为本发明实施例二的摩擦阻尼系统在摇摆构件处安装局部示意图；
图8为本发明实施例二的摩擦阻尼系统在摇摆构件处安装局部侧面示意图；
图9为本发明实施例三的摩擦阻尼系统的局部侧面示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例一：
参阅图1-4和图7-8所示，本发明一实施例提供一种摩擦阻尼系统，包括：
放大摩擦阻尼器30，包括传动齿轮32、放大摩擦板31、预紧锁定单元33、固定摩擦板36和固定板35，所述放大摩擦板31固定在所述传动齿轮32的一侧，所述固定摩擦板36与固定板35固定连接，其中，所述放大摩擦板31与所述固定摩擦板36同轴贴合并能够相对转动，所述预紧锁定单元33穿设在所述放大摩擦板31与所述固定摩擦板36上，且用于调节所述放大摩擦板31与所述固定摩擦板36之间的摩擦力大小；本实施例中，放大摩擦板31的圆心与固定摩擦板36的圆心在同一水平轴线上，两者之间发生绕圆心轴线的转动；亦可在放大摩擦板31与固定摩擦板36的圆心处设置转动轴，进一步限制两者的变形特性。
转动连接单元，包括转动连接本体70和内齿圈，所述转动连接本体70的一端与结构件铰接连接；所述内齿圈设置在所述转动连接本体70的另一端，且所述内齿圈与所述传动齿轮32相啮合。
上述摩擦阻尼系统，当结构件发生变形时，转动连接本体70会带动内齿圈转动，内齿圈带动传动齿轮32转动，从而使放大摩擦板31与固定摩擦板36相对转动，利用摩擦作用进行耗能，本发明通过阻尼放大技术，使结构件发生微小变形情况下，能够发挥高效耗能能力，减小了结构件在地震作用下的动力响应，提高了结构件的安全性。
在本发明一实施例中，所述预紧锁定单元33包括：
圆形通孔，开设在所述放大摩擦板31的同一圆周上；
弧形长条通孔34，开设在所述固定摩擦板36的同一圆周上，且所有的所述弧形长条通孔所处的圆周圆心与所述固定摩擦板36的圆心相重合；
螺杆，穿设在对应的圆形通孔和弧形长条通孔34中，
碟形弹簧，套设在所述螺杆的外侧，且所述碟形弹簧位于所述固定摩擦板36的外侧。
本实施例中，通过对螺杆进行拧动，调节对碟形弹簧的挤压作用，从而实现预紧锁定单元33的预紧力调节。
在本发明一实施例中，所述传动齿轮32和所述放大摩擦板31同心连接。如此，通过对传动齿轮32和放大摩擦板31半径比例的调节，可以实现摩擦作用放大系数的调整。
参阅图2-4所示，本发明一实施例提供一种结构梁柱节点，包括所述摩擦阻尼系统，固定板35与结构梁柱节点处柱铰接连接，转动连接本体70远离传动齿轮32的一端铰接安装于结构梁柱节点处梁底面。
本实施例中，当结构遭受地震作用时，结构梁柱节点处发生变形或者梁柱之间发生开合，使梁与柱之间夹角产生变化，在梁柱节点夹角变化的过程中通过内齿圈带动传动齿轮32发生转动，进而使放大摩擦板31发生转动，放大摩擦阻尼耗能系统的铰接连接方式可以保证阻尼器在进入工作状态变形过程中的变形协调性，通过放大摩擦板31与固定摩擦板36之间相对转动过程中的摩擦作用进行耗能。
实施例二：
参阅图5-8所示，本发明一实施例提供一种摇摆构件，包括摩擦阻尼系统，还包括：
摇摆构件本体10，包括摇摆墙墙体12和V型支撑11，所述摇摆墙墙体12侧边通过摇摆墙连接件50与建筑结构60相连接，所述V型支撑11的顶部与摇摆墙墙体12底部固定连接，V型支撑11的底部与地面铰接；摇摆墙墙体12可发生绕铰接点的摇摆运动；
固定板35与固定件40相连接，所述固定件40的底部与地面固定连接；
带齿导轨20，安装在所述摇摆墙墙体12上，所述带齿导轨20与传动齿轮32相啮合。
本实施例中，当摇摆墙墙体12发生摇摆运动时，通过带齿导轨20带动传动齿轮32发生转动，进而使放大摩擦板31发生转动，固定摩擦板36与固定板35通过固定连接件40固定于地面而不发生转动，通过放大摩擦板31与固定摩擦板36之间相对转动过程中的摩擦作用进行耗能。
当结构遭受地震作用，摇摆墙墙体12发生绕V型支撑11铰接点进行摇摆运动时，固定于摇摆墙墙体12的带齿导轨20带动传动齿轮32发生转动，传动齿轮32与放大摩擦板31为固定整体，从而带动放大摩擦板31发生转动，通过放大摩擦板31与固定摩擦板36之间的摩擦作用进行耗能。
需要说明的是，本实施例中，带齿导轨20与摇摆墙墙体12之间、固定板35与固定连接件40之间以及固定连接件40与地面之间的连接，可以采用螺栓等紧固件实现连接。
此外，本实施例中，摇摆构件为摇摆墙，摇摆柱等其余类型摇摆构件安装方式可参考本安装方式，本发明对摇摆构件的类型不作限制。
在本发明一实施例中，所述带齿导轨20为弧形，弧形所对应的曲率半径与带齿轨道20安装位置到摇摆构件本体10转动中心距离相同。如此，可以保证结构构件转动或节点开合/变形过程中，带齿导轨20的弧形与转动圆形轨迹相重合，使带齿轨道20与传动齿轮32始终咬合紧密，保证整个系统的变形协调与正常工作。
实施例三：
参阅图9所示，在本发明一实施例中，所述固定板35的外侧设有附加转动板37，所述附加转动板37上开设有附加圆通孔，预紧锁定单元33依次穿过圆形通孔、弧形长条通孔34和附加圆通孔。
本实施例中，由于放大摩擦板31与附加转动板37开设的均为圆形通孔，因此，预紧锁定单元33可以限制两者共同发生转动，两者与固定摩擦板36之间发生相对转动，使放大摩擦耗能系统的摩擦面增大，提升耗能能力。
需要说明的是，在固定摩擦板36外侧设置附加转动板37，增多摩擦面以提高放大摩擦耗能系统30的耗能能力，同样可以继续附加固定摩擦板与转动摩擦板，增多摩擦面以进一步提高耗能能力，本发明对具体数量不作限制。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种摩擦阻尼系统，其特征在于，包括：
放大摩擦阻尼器(30)，包括传动齿轮(32)、放大摩擦板(31)、预紧锁定单元(33)、固定摩擦板(36)和固定板(35)，所述放大摩擦板(31)固定在所述传动齿轮(32)的一侧，所述固定摩擦板(36)与固定板(35)固定连接，其中，所述放大摩擦板(31)与所述固定摩擦板(36)同轴贴合并能够相对转动，所述预紧锁定单元(33)穿设在所述放大摩擦板(31)与所述固定摩擦板(36)上，且用于调节所述放大摩擦板(31)与所述固定摩擦板(36)之间的摩擦力大小；
转动连接单元，包括转动连接本体和内齿圈(70)，所述转动连接本体的一端与结构件铰接连接；所述内齿圈(70)设置在所述转动连接本体的另一端，且所述内齿圈(70)与所述传动齿轮(32)相啮合。
2.如权利要求1所述的摩擦阻尼系统，其特征在于，所述预紧锁定单元(33)包括：
圆形通孔，开设在所述放大摩擦板(31)的同一圆周上；
弧形长条通孔(34)，开设在所述固定摩擦板(36)的同一圆周上，且所有的所述弧形长条通孔所处的圆周圆心与所述固定摩擦板(36)的圆心相重合；
螺杆，穿设在对应的圆形通孔(34)和弧形长条通孔中，
碟形弹簧，套设在所述螺杆的外侧，且所述碟形弹簧位于所述固定摩擦板(36)的外侧。
3.如权利要求1所述的摩擦阻尼系统，其特征在于，所述传动齿轮(32)和所述放大摩擦板(31)同心连接。
4.一种结构梁柱节点，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的摩擦阻尼系统，固定板(35)与结构梁柱节点处柱铰接连接，转动连接本体远离传动齿轮(32)的一端铰接安装于结构梁柱节点处梁底面。
5.一种摇摆构件，其特征在于，包括如权利要求1-3任一项所述的摩擦阻尼系统，还包括：
摇摆构件本体(10)，包括摇摆墙墙体(12)和V型支撑(11)，所述摇摆墙墙体(12)侧边通过摇摆墙连接件(50)与建筑结构(60)相连接，所述V型支撑(11)的顶部与摇摆墙墙体(12)底部固定连接，V型支撑(11)的底部与地面铰接；
固定板(35)与固定件(40)相连接，所述固定件(40)的底部与地面固定连接；
带齿导轨(20)，安装在所述摇摆墙墙体(12)上，所述带齿导轨(20)与传动齿轮(32)相啮合。
6.如权利要求5所述的摇摆构件，其特征在于，所述带齿导轨(20)为弧形，弧形所对应的曲率半径与带齿轨道(20)安装位置到摇摆构件本体(10)转动中心距离相同。
7.如权利要求6所述的摩擦阻尼系统，其特征在于，所述固定板(35)的外侧设有附加转动板(37)，所述附加转动板(37)上开设有附加圆通孔，预紧锁定单元(33)依次穿过圆形通孔、弧形长条通孔(34)和附加圆通孔。
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